本發(fā)明涉及汽車用電動機，由其是純電動、混合動力汽車驅動電動機。

背景技術：

在純電動汽車、混合動力汽車驅動領域應用的電機多為徑向磁通的交流永磁同步電動機、直流電機或者交流異步電動機，由于傳統(tǒng)徑向電機軸向安裝尺寸較大，功率密度和效率都偏低，受限于電動汽車領域空間要求嚴格、效率要求高的場合應用。

常規(guī)的水冷電機，一般采用機座水冷或者少數(shù)的端蓋水冷等單一冷卻形式，而純電動汽車、混合動力汽車用電機防護等級要求高，底盤安裝空間狹小，電機在加速超車、爬坡等工況，產(chǎn)生大量的熱量，考慮到機座內空氣的導熱能力比較差，有時僅僅靠機座水冷或者端蓋水冷來換熱往往不能及時散出，給電機溫升帶來極大挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有對流換熱效率高，換熱面積大，導熱速度快的一種軸向磁通定子水冷的盤式外轉子電動機。

它包括定子組件st100、驅動端轉子組件ro200、非驅動端轉子組件ro300、旋轉變壓器re400、機座fr500；采用雙轉子單定子架構，其中的轉子采用表貼式結構；熱管理采用定子輪轂液冷+定子繞組塑封環(huán)氧樹脂模式；電磁方案采用ip65防護等級，以12極10槽的近極槽方式配合直驅、匹配差速器或者匹配減速箱工作。

磁路貫穿定子組件st100、驅動端轉子組件ro200和非驅動端轉子組件ro300。

定子組件st100中的定子鐵芯st101由高磁導率、低損耗、超薄硅鋼片徑向疊壓而成；定子采用無軛部設計、分段電樞用以降低定子鐵芯損耗和定子鐵芯重量提高盤式外轉子電機功率密度；定子鐵芯st101采用集中式繞組設計，齒部纏繞定子繞組st114；定子繞組st114采用塑封環(huán)氧樹脂封裝。

定子組件st100與非驅動端轉子組件ro300和驅動端轉子組件ro200的相對運動，通過驅動主軸ro208上的驅動端深溝球軸承ro211與非驅動端的角接觸球軸承ro210實現(xiàn)。

定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道以增大冷卻液接觸面積；冷卻液采用50％水和50％乙二醇混合而成。

驅動端端蓋ro202、機座fr500、非驅動端端蓋ro310采用7075系列鋁合金，并進行陽極氧化發(fā)黑處理。

驅動端轉子組件ro200中的磁鋼ro201，由多塊采用n38eh材料制作的經(jīng)平行充磁，環(huán)氧樹脂塑封的等高扇形小磁鋼組成。

非驅動端轉子組件ro300的結構形式，與驅動端轉子組件ro200的結構形式基本相同，非驅動端法蘭st110設置有螺紋溝槽，與非驅動端端蓋ro304配合達到螺旋密封效果。

旋轉變壓器re400設計為磁阻式旋轉變壓器，用以縮短軸向尺寸所占空間，通過固定旋變定子和旋變轉子，實現(xiàn)精確的檢測轉子位置信號。

本發(fā)明的有益效果：

由于采用盤式外轉子電機熱管理設計：主動降低損耗和被動降低損耗。

主動降低損耗方面主要考慮采用了超薄的硅鋼片制作定子鐵芯st101，用來降低鐵耗，磁鋼ro201、磁鋼ro301的每塊單體采用3段扇形塊設計，并進行環(huán)氧鍍層來阻斷渦流以降低渦流損耗，定子繞組st102采用小直徑、漆膜耐溫等級更高的漆包線、多股并繞以降低高頻渦流銅耗等措施。

被動降低損耗方面，將定子組件st100的定子繞組st102內端部于定子輪轂st108的筋板之間的空隙，使用環(huán)氧樹脂塑封，提高空隙處的導熱系數(shù)，定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道，通過冷卻液帶走熱量。磁鋼ro201、磁鋼ro301采用耐溫等級更高的n38eh燒結釹鐵硼材質。通過以上措施，盤式外轉子電機具有了更高的耐溫升等級,可以承受更大的過載，結構更加緊湊，提高了電機功率密度和扭矩密度。

盤式外轉子電機的內花鍵與減速器或者差速器的輸出軸上的外花鍵通過花鍵副連接，其中與減速器耦合，用于減速；與差速器耦合或者直接安裝到輪轂，用于直驅，因去掉了齒輪箱，降低了齒輪箱組件功率損耗和系統(tǒng)的復雜度、提高了系統(tǒng)的效率和可維護性。主要作為牽引動力，對空間、可靠性、高功率密度、高效率、低噪聲等要求苛刻，適合于純電動、混合動力汽車等領域作為直驅、匹配差速器或者變速箱的應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的零部件爆炸結構圖。

圖2為本發(fā)明的整體剖面結構圖。

圖3為本發(fā)明的磁路結構圖。

圖4為本發(fā)明的定子組件剖面結構圖。

圖5為本發(fā)明的定子組件爆炸結構圖。

圖6為本發(fā)明的驅動端轉子組件剖面結構圖。

圖7為本發(fā)明的驅動端轉子組件爆炸結構圖。

圖8為本發(fā)明的非驅動端轉子組件剖面結構圖。

圖9為本發(fā)明的非驅動端轉子組件爆炸結構圖。

圖10為本發(fā)明的旋轉變壓器組件剖面結構圖。

圖11為本發(fā)明的旋轉變壓器組件爆炸結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。

本發(fā)明的工作原理為：定子組件st100中的定子繞組st114外接逆變器輸出的三相交流電，產(chǎn)生圓形旋轉磁場，磁鋼ro201、磁鋼ro301產(chǎn)生的磁場切割定子繞組st114，產(chǎn)生感應電動勢，定子繞組st114合成的圓形旋轉磁場帶動磁鋼ro201、磁鋼ro301產(chǎn)生的永磁磁場同步旋轉，產(chǎn)生電磁轉矩。在盤式外轉子電機運行過程中產(chǎn)生的熱量，主要通過定子輪轂st108中的循環(huán)冷卻液帶走，由于采用了定子輪轂st108冷卻液冷卻+環(huán)氧樹脂塑封傳導熱方案，盤式外轉子電機可以承受更大的過載，擁有更大的功率密度和扭矩密度。

本發(fā)明是一種軸向勵磁磁通電機，可以電動機模式驅動，亦可以發(fā)電機模式進行能量回收使用，雙轉子單定子架構，采用12極10槽的極槽配合方案。其中轉子采用磁鋼表貼式結構，熱管理采用定子冷卻液冷卻與定子繞組環(huán)氧樹脂塑封組合散熱模式；包括定子組件st100、驅動端轉子組件ro200、非驅動端轉子組件ro300、旋轉變壓器組件re400。定子組件st100位于驅動端轉子組件ro200與非驅動端轉子組件ro300的中間，驅動端轉子組件ro200和非驅動端轉子組件ro300與機座fr500之間通過止口定位。驅動端轉子組件ro200、非驅動端轉子組件ro300、機座fr500通過緊定螺釘fr501緊定連接成一個旋轉的整體，定子組件st100作為靜止部分，其中的定子輪轂st108通過轉子組件ro200中的驅動端深溝球軸承ro211、非驅動端角接觸球軸承ro210來限位固定，定子組件st100中的法蘭st110固定到汽車底盤上，方便出線以及注入冷卻液。定子組件st100與驅動端轉子ro300的相對運動位置，通過法蘭st110上的螺紋溝槽進行螺旋密封。旋轉變壓器re400的旋變轉子通過緊定螺釘re407固定到驅動端轉子組件ro200所包含的主軸ro208上，旋變定子通過冷壓固定到定子組件st100所包含的法蘭st110上，如圖1，圖2所示。

磁路貫穿定子組件st100、驅動端轉子組件ro200和非驅動端轉子組件ro300。具體磁路如下：磁鋼ro301a→定子鐵芯st101a→磁鋼ro201a→轉子鐵芯ro202→磁鋼ro201b→定子鐵芯st101b→磁鋼ro301b→轉子鐵芯ro302。其中相鄰磁鋼ro301a與ro301b、ro201a與ro201b極性相反，相對磁鋼ro301a與ro201a、ro301b與ro201b極性相同，如圖3所示。

定子組件st100，如圖4，圖5所示，包括定子鐵芯st101，定子鐵芯st101由高磁導率、低損耗、超薄硅鋼片徑向疊壓成梯形，定子鐵芯st101的每個齒上纏繞有定子繞組st114，定子繞組st114引出三相uvw引出線st115。將定子輪轂st108的筋板嵌入到定子鐵芯st101的相鄰2個齒之間，定子繞組st114兩側的端面使用外端環(huán)st103a與外端環(huán)st103b，螺釘st120a與螺釘st120b，內端環(huán)st106a與內端環(huán)st106b、螺釘st116固定到定子輪轂st108的筋板上，形成一個整體，增加了系統(tǒng)的剛性。以限制定子鐵芯st101、定子繞組st114的徑向、軸向、周向運動。定子鐵芯st101通過螺釘st105a、螺釘st105b，設置墊塊st104a、墊塊st104b，可以實現(xiàn)徑向方向壓緊，保證了疊壓系數(shù)，使得受力面更加均勻。定子鐵芯st101設置有定子槽楔st113a、槽楔st113b用于壓緊定子繞組st114。

蓋板st107與蓋板st109焊接到定子輪轂st108上，形成一個密封的腔體，定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道，在蓋板st109布置冷卻液入口st118、冷卻液出口st119。法蘭st110通過螺釘st117固定到定子輪轂st108上，旋變外蓋st111通過螺釘st112固定到法蘭st110上。

定子繞組st114、定子鐵芯st101產(chǎn)生的熱量，通過定子繞組st114內端部所塑封的環(huán)氧樹脂，傳導到鋁合金材質的定子輪轂st108，然后通過定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道中的流動冷卻液帶走。這種設計，增大主要發(fā)熱源的接觸散熱面積，顯著改善了定子散熱效果。

驅動端轉子組件ro200，設計成磁鋼表貼式結構，以獲得更高的功率和扭矩密度。包含磁鋼ro201和主軸ro208，磁鋼ro201通過壓塊ro213和緊定螺釘ro214固定到轉子鐵芯ro202上，轉子鐵芯ro202通過緊定螺釘ro206固定到驅動端端蓋ro203上，限制其切向、徑向運動。主軸ro208布置有驅動端深溝球軸承ro211和非驅動端角接觸球軸承ro208，使用圓螺母ro210限位非驅動端角接觸軸承ro210，主軸ro208通過螺釘ro205固定到驅動端端蓋ro203上。將花鍵套ro204通過螺釘ro212固定到端蓋ro203上，用于傳遞輸出扭矩。如圖6，圖7所示。

非驅動端轉子組件ro300包括磁鋼ro305、壓塊ro306、轉子鐵芯ro302、非驅動端端蓋ro303，通過壓塊ro306和緊定螺釘ro307固定到轉子鐵芯ro302上，轉子鐵芯ro302通過緊定螺釘ro304固定到非驅動端端蓋ro303上，限制其切向、徑向運動，如圖8，圖9所示。

旋轉變壓器組件re400，目的是為了精確的檢測轉子位置信號，旋變定子包括旋變定子鐵芯re401，其上嵌有旋變定子繞組re404，旋變定子鐵芯re401通過冷壓，與法蘭st110過盈配合；旋變轉子包括旋變轉子鐵芯re402，安裝到軸套re406上，通過套筒re405調整其軸向距離，并通過鍵re408限制其周向運動，以及使用軸用擋圈re403限制其軸向運動，軸套re406通過螺釘re407固定到驅動端轉子組件ro200中的主軸ro208上。將旋變定子鐵芯re401冷壓進旋變定子法蘭re409中，旋變定子法蘭re409開有腰形孔，用于調整旋變定子的圓周方向的位置，使用螺釘re410固定到定子組件st100中的法蘭st110上，如圖10，圖11所示。

盡管本說明書已經(jīng)圖示和描述了具體的實施實例，但本領域技術人員應該理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，各種替換或等同實現(xiàn)都可以替代所示和所描述的這些具體實施實例。